机械精度设计

机械精度设计基础哈尔滨商业大学徐克非1机械精度设计基础第一章绪论§1.1机械精度设计的研究对象机械方案设计机械结构设计机械精度设计机械设计结构工艺性、强度、寿命装配图、零件图功能要求选择尺寸精度、形状和位置精度、

表面精度标注在零件图、装配图工作要求选择执行机构传动系统简图1977年储运机械1978年食品机械1993年机械设计及制造1998年机械设计制造及其自动化2002年2006年省级重点专业2007年国家特色专业（第一类）目前全国机械设计制造及其自动化专业426个互换性——某一产品（零件、部件、构件）与另一产品在尺寸、功能上能够彼此相互替换的性能互换性要求：产品间的几何参数、机械性能、理化性能及其他功能——充分近似——公差机床—刀具—夹具—工件；人工操作；环境影响等误差——系统误差、随机误差尺寸误差形状误差位置误差表面粗糙度尺寸公差形状公差位置公差表面粗糙度整机部件零件设计制造互换性要求制造过程精度设计使用维修§1.1一、互换性§1.1二、公差几何量的公差：几何量允许的变动量公差是设计要求，由设计者提出，标注在图纸上公差—尺寸精度、形状和位置精度、表面精度§1.1三、检测检测：是判定机械零件（产品）是否符合设计要求的过程，是保证互换性生产的手段和措施。检测检验＋测量＋检定检验特点：测量特点：测量的结果能获得被测几何量的具体数值例：卡尺、千分尺测量轴径、孔径检定特点：评定计量器具的精度（尺寸传递系统）例：量块的检定检验的结果只能确定被测几何量是否在规定的极限范围内，不能获得被测几何量的具体数值例：光滑极限量规通端、止端轴径、孔径光滑极限量规孔用塞规轴用卡规机械比较仪通端止端§1.2标准化与优先数系一、标准化与标准标准化定义:(GB20000.1―2002)为在一定的范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同的和重复使用的条款的活动。注：上述活动主要包括编制、发布和实施标准的过程。工业生产－重要手段；专业化协作－必要前提科学管理－组成部分；实现互换性－主要基础标准化是一个包括制订标准、贯彻标准、修订标准，循环往复，不断提高的活动过程。主要任务：制订、修订、贯彻标准核心环节：贯彻执行标准特点：活动过程循环往复，不断提高目的:改进产品、生产过程和服务对于预定目标的适应性，并包括兼容性，互换性，品种控制，安全，环境保护，产品保护，相互理解，防止贸易壁垒，促进技术合作等使用准则：贯彻、执行最新颁布的标准标准定义:(GB/T20000.1-2002)为在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种规范性文件。(规则、导则或特性的文件—ISO)注：标准宜以科学、技术和经验综合成果为基础，以促进最佳的共同效益为目的。（以执行最新颁布的标准为准则）

技术标准管理标准工作标准性质国际标准行业标准区域标准地方标准国家标准企业标准作用范围基础标准一般标准地位强制标准推荐标准法律属性本质属性：统一规定；对象：重复性事物标准(Standard)定定义：《贸易技技术壁垒垒协定（（TBT）》——:经经公认机机构批准准的、规规定非强强制执行行的、供供通用或或重复使使用的产产品或相相关工艺艺和生产产方法的的规则、、指南或或特性的的文件。。该文文件还可可包括或或专门关关于适用用于产品品、工艺艺或生产产方法的的专门术术语、符符号、包包装、标标志或标标签要求求。ISO/IECGUIDE2———：为为在一定定范围内内获得最最佳秩序序，对活活动或其其结果规规定共同同的重复复使用的的规则、、导则或或特性的的文件。。该文件件经协商商一致制制定并经经一个公公认机构构的批准准。说明:““协商一一致”并并不意味味着一致致同意，，它是指指：总体体同意，，利益相相关方的的任何重重要一方方对重大大问题没没有坚持持反对，，整个过过程寻求求考虑所所有相关关方的意意见，并并且协调调所有对对立的争争论。标准机构标准代号标准机构标准代号国际标准组织ISO1926/1947英国国家标准BS1906国际电工委员会IEC法国标准协会NF国际法定计量组织OIML德国标准协会DIN联合国经济委员会ECE日本工业标准JIS国际食品法典委员会CAC韩国标准协会KS国际电信联盟CCITT澳洲标准协会AS欧体标准化委员会EN,HD,ENV台湾标准CNS美国国家标准ANSI1925（ASA,USASI）美国机械工程师学会标准ASME各国标准准代号农业NY建材JC电力DL兵工民品WJ水利SL测绘CH商检SN石油化工SH林业LY机械JB商业SB民用航空MH轻工QB汽车QC通信YD铁路运输TB纺织FZ船舶CB航天QJ地质矿产DZ医药YY航空HB包装BB环境保护HJ卫生WS交通JT外经贸WM物资管理WB化工HG电子SJ核工业EJ行业标准准名称行业标准准代号§1.2二、优先先数系及及优先数数优先数系系和优先先数是为为协调、、简化、、统一各各种技术术参数的的数值而而制订的的一种科科学的数数值标准准（十进进制几何何级数））勘误：R10：q10=1.25（1.00；1.25；1.60；2.00；2.503.15；4.00；5.00；6.30；8.00；10.00）优先数系系的代号号：数系无限限定范围围：R5；R10；R20；；R40数系有限限定范围围：R10（1.25…）下限1.25R20（…45）上限45R40（75…300）下限75…上限限300R80（…80…）含有项值值80并并向两端端无限延延伸被测对象象：长度（线性尺寸寸）、角度、形状、相对位置置、表面粗糙糙度及螺螺纹、齿轮等几几何参数数计量单位位：长度基本本单位：：米（m）常用单位位:毫毫米（mm）、微米（m）角度单位位：弧度度（rad）、微弧度（（rad））度（°）、分（′）、秒（″）测量方法法：测量精度度：被测几何何量的测测量结果果与其真真值相一一致的程程度测量结果果－真值=测测量误差差§1.3几几何量测测量基本本知识一、测量量值§1.3几几何何量测量量基本知知识二、长度度量值的的传递及及量块米的由来来：1790年，以通过巴黎的地球子午线的四千万分之一作为长度“米”的基准——档案米尺1880年，国际计量局—X型铂铱合金—国际米原器（1875决定造—1888—31≌№6—1889首届，确定）1960年，第11届国际计量大会确定米的定义：米的长度等于原子的2P10和5d5能级之间跃迁所对应的辐射在真空中的波长的1650763.73倍1983年，第17届国际计量大会通过了米的新定义米的定义义：光在真真空中于于1/299792458秒秒的时间间间隔内所所传播的的距离。。我国用0.633m氦氖氖激光辐辐射波长长复现长度基准准。尺寸传递递系统：：主基准（副基准）工作基准工作器具被测对象1×10-9（1985年）

1×10-17（目前）频率稳定度实物基准自然基准实物基准国家基准米尺工作基准米尺一等线纹尺二、三等线纹尺工程用刻线尺基准组量块一等量块二等量块三等量块四等量块五等量块工件基准谱线光波干涉仪光波干涉仪超级光较仪接触式干涉仪接触式干涉仪光学比较仪测量仪器量具与量规刻线量具端面量具量块的精精度尺寸精度度：中中心长度度精度平面平行行精度：：量块两两侧面上上任意点点的垂直距离对对其中心心长度之之差的最最大绝对对值研合性：：通过分分子吸引引力的粘粘合能力力“级”：制造精度偏差长度变动量“等”：检定精度测量的不确定度长度变动量量块的不确定度度：在规定条条件下测测量时，，由于测测量误差差的存在，对对测量值值不能肯肯定的程程度。**量块块按按““等等””使使用用修修正正了了量量块块的的制制造造偏偏差差，，因因此此比比按按““级级””使使用用精度度高高计量量器器具具分分类类：：基准准量量具具：用来来校校对对或或调调整整计计量量器器具具或或作作为为标标准准尺尺寸寸进进行相相对对测测量量的的量量具具。如：量块块、角度度量量块块、多面面棱棱体体、、标标准准线线纹纹刻刻度度尺尺。。通用用量量具具：将被被测测量量转转换换成成直直接接观观测测的的指指示示值值或或等等效效信信息的的测测量量工工具具。包括括：游标标类类、微动动螺螺旋旋类类、机械械比比较较仪仪、光学学量量仪仪、电动动量量仪仪、气动动量量仪、微机机化化量量仪仪。。极限限量量规规：没有有刻刻度度，，检检验验被测测量量是否否在在极极限限偏偏差差内内确定定是是否否合合格格的的量量具具。。如如：：塞塞规规、、卡卡规规。。检验验夹夹具具：与计计量量器器具具配配套套使使用用的的专专用用检检验验工工具具。。§1.3三三、、计计量量器器具具的的技技术术指指标标5.灵灵敏敏度度（（k））：：计量量器器具具示示数数装装置置对对被被测测量量变变化化的的反应应能能力力，，也也成成放放大大比比。。k=a/ia——分分度度值值；；i——刻刻度度间间距距6.测测量量力力：：计量量器器具具与与被被测测表表面面之之间间的的接接触触力力。。要要求求稳定、、防止止变形形。7.示示值误误差：：计量器器具与与被测测量真真值之之间的的差值值。其其允许值值可从从使用用说明明书或或检定定规程程中查查得8.示示值变变动性性9.回回程误误差10.修正正值研究对对象：：★机械零零部件件的几几何精精度设设计和和检测测原理理。目的任任务：：★掌握互互换性性、标标准化化的基基本概概念及及与零零部件几何精精度设计有有关的的术语语和定定义；；★基本掌掌握机机械几几何精精度设设计标标准的主要要内容、特特点和和应用用原则则，熟熟练查查阅各各种标标准规定资资料；；★初步学学会根根据机机器或或零件件使用用要求求，正正确设计几几何量量公差差并正正确地地标注注在图图样上上；★了解掌掌握各各种典典型的的几何何量检检测方方法，，初步学会会使用用常用用计量量测试试工具具。基本理理论：：误差理理论理理论研研究方方法：：数理理统计计教学参参考书书：机械精精度设设计基基础互换性性与技技术测测量基基础公差与与技术术测量量等特点：术语定定义多多，符号代代号多多，标准规规定多多，经验解解法多，内容多多，难记忆忆；从标准准规定定看,原则则性强强；从工程程应用用看，，灵活活性大大，初初学者者很难难掌握握。主线：各部分分都是是围绕绕着以以保证证互换换性为为主的的精度度设计计问题，，介绍绍各种种典型型零件件几何何精度度的概概念、、分析析设计方方法、、论述述检测测规定定等。。学习时时应注注意归归纳总总结，，理顺顺其中中的内内在联联系，，强调实实践训训练。。期末考考试方方式？？口试＋＋操作作、笔试(实践）第二章章尺尺寸精精度尺寸精精度设设计：主要研研究线线形尺尺寸（有配合合要求求的孔与轴轴）的公差、、极限限与配配合配合：尺寸相相同的的圆柱柱结合合（包括平平行平平面结结合）的使用要要求用作相相对运运动副副—转动或或移动动,准确、灵活——间隙配配合用作固固定连连接——形成一一体，，扭矩矩↑——过盈配配合用作定定位可可拆卸卸连接接——同轴，扭矩?——过渡配配合机械零零件几何精精度尺寸精精度形状和和位置置精度度表面精精度(表面粗粗糙度度)GB/T1800.1-1997《极限与与配合合基基础第第1部分分：词词汇》GB/T1800.2-1998《极限与与配合合基基础第第2部分分：公公差、、偏差和和配合合的基基本规规定》GB/T1800.3-1998《极限与与配合合基基础第第3部分分：标标准公公差和基基本偏偏差数数值表表》GB/T1800.4-1999《极限与与配合合标标准第第4部分分：公公差等等级和孔孔、轴轴的极极限偏偏差表表》GB/T1801-1999《极限与与配合合公公差带带和配配合的的选择择》GB/T1804-2000《一般公公差未未注公公差的的线性性和角角度尺寸的的公差差》§2.1基基本本术语语及定定义一、孔孔和轴轴的定定义：：二、有有关尺尺寸的的术语语和定定义三、有有关偏偏差和和公差差的术术语及及定义义四、有有关配配合的的术语语及定定义五、基基准制制GB/T1800；；GB/T1801；GB/T1804…极限与与配合合标准准———国际际公差差制等效采采用ISO标准准如ISO286（互换换性、、交流流）§2.1基基本本术语语及定定义勘误：2.1一一、1.基基本尺尺寸定定义：用符号号D表表示附表8—2：6×23××264.标标准准公差差GB/T1800.3-1998（附附表2-2）P1675.基基本本偏差差GB/T1800.3-1998（附附表2-3）P168（附表表2-4））P1702.1五五、、基准准制德德国国DIN基孔制制图图2-7基基孔孔制配配合P13基轴制制图图2-8基基轴轴制配配合P14注：2.1三三、、2.尺寸寸公差差TD=Th=Dmax—Dmin=ES—EITd=Ts=dmax—dmin=es—ei尺寸公公差带带的绘绘制方方法Φ50+0.025+0－－0.009－0.025基本尺尺寸：：mm偏差尺尺寸：：mmΦ50mm+25－9－25基本尺尺寸：：mm偏差尺尺寸：：μm+0－§2.2极限与与配合合国家家标准准的构构成一、标标准公公差系系列标准公公差：是指大大小已已经标标准化化的公公差值值（确定定的公公差带带宽度度）误差加工方法、生产条件、基本尺寸T≥f加工+f测量公差计计算表表达式式（试试验统统计））：T=a×i=a×f(D)a—公公差等等级系系数（（公差差单位位数））i—标标准公公差因因子（（公差差单位位）,i=f(D)/(m)D—基基本尺尺寸的的几何何平均均值(mm)标准公公差代代号：：IT(ISOTolerance)更正：标准准公差差计算算公式式D≤≤500mm当D≤500mm时时当D在500～～3150mm时标准公公差因因子与与零件件尺寸寸的关关系2.1iD/mmi(I)/(m)I5000.004D加工误误差测测量误误差§2.2、、二、基基本偏偏差系列§2.2、、二、、2、、基本本偏差差系列列特征征③孔孔：J～ZC基本偏偏差为为ES（多为为负值值）轴：j～zc基本偏偏差为为ei（多为为正值值）④基基本偏偏差是是确定定公差差带位位置的的唯一一参数数，除去JS、js、、J、、j、、K、、k、、M、、N、、P以以外,原则上上讲基基本偏偏差与与公差差等级级无关关②补充：JJ6、J7、J8

JS→Jjj5、j6、j7、j8

js→j近似对称趋势§2.2二二、、2.孔基基本偏偏差的的确定定一般规规则：：同种种配合合中，，孔与与轴的的基本本偏差差相对对零线线完全对称，即两者基本本偏差的绝绝对值相等等，符号相反。。EI=-es；ES=-ei特例：★D>3～500mm的基孔制制或基轴制制的配合中中标准公差等等级≤IT8的K、、M、N种的过渡配配合≤IT7的的P～ZC种的过盈盈配合（某一公差差等级的孔孔与更精一一级的轴配配合）孔的基本偏偏差应附加加∆=ITn-ITn-1★D>3～500mm，标准公公差等级>IT8的的N种的过盈配合,孔的基基本偏差ES=0图2—11孔、轴基本偏差差换算的特特殊规则（P19））要求具有同同等的间隙隙或过盈为保证孔与与轴加工工工艺的等价价性，标准准规定孔与精一级级轴配合的的换算原则则：ei基孔-ei基孔－IT(n－1)=ES基轴－ITnITn－ei基孔=ES基轴＋IT(n－1)Td=IT(n－1)轴孔孔轴eiES基轴ESTD=ITnTd=IT(n－1)TD=ITnΦDYmin基孔孔=Ymin基轴轴；Ymin基孔孔=ES基孔-ei=TD-ei基孔；Ymin基轴轴=ES基轴-ei=ES基轴+TdES基轴=-Td-ei基孔+TD=-ei基孔+ITn-IT(n-1)=-ei基孔+∆=ES（计计算值）+∆；∆∆=ITn-IT(n-1)§2.2五、常用尺寸孔孔、轴公差差与配合的的选择（三）尺尺寸精度设设计在满足使用要求的前提下，获得最佳技术经济效益选择原则：基准制标准公差等级配合种类选择计算法实验法类比法相关理论知识计算公式极限间隙（过盈）极限尺寸配合代号用于对产品品质量、性性能影响较较大的重要要配合大量实验极限配合尺寸费时、费力、费用高借鉴同类产品或相关资料极限尺寸配合种类比较分析0120.0050.020.050.1mm相对成本研磨磨削车削冷拔相对成本与公差的关系废品率与公公差的关系系在充分满足使用要求的前提下，考虑工艺可能性，尽量选用精度等级较低的公差等级。公差等级选择原则：标准公差等等级的选择择0.030.06

0.09T/mm620废品率%使用性能加工经济性§2.2五、常用尺寸孔孔、轴公差差与配合的的选择一、标准公公差系列标准公差：：是指大小小已经标准准化的公差差值（确定的公公差带宽度度）二、基本偏偏差系列（确定的公公差带的位位置）基本偏差：：靠近零线线或位于零零线的那个个极限偏差差基本偏差系系列：分类类、由来、、性质、特特征三、尺寸公差、配合的代号、标注四、极限偏差的确定

轴的极限偏差等精度一般性孔的极限偏差不等精度特殊性基孔制基轴制极限与配合国家标准基本术语及定义第二章尺寸精度常用尺寸孔孔、轴公差差与配合的的选择一、孔、轴轴公差带：：任意、一一般、常用用、优先二、孔、轴轴配合种类类、代号：：常用、优优先三、尺寸精精度的设计计基准制选择择：基孔孔制、基轴轴制公差等级的的选择配合代号的的选择一般公差尺尺寸的极限限偏差（线性尺寸寸的未注公公差）精密级、中中等级、粗粗糙级、最最粗级光滑工件尺尺寸的检验验安全裕度满足使用要求；优先；精度作业：2—9P40已知：基本尺寸、基准制、最大间隙、最小间隙、最大过盈、最小过盈求：？=标准公差等级、公差带代号、极限偏差解：分析通常：基本尺寸→配合种类→基准制→标准公差等级→公差带代号基本偏差种类→基本偏差代号极限偏差→最大间隙（过盈）、最小间隙查表逆运算：基本尺寸间隙（过盈）基准制公差等级配合种类极限偏差由2-10式ITD+ITd=Xmax―Xmin=64(m)GB/T1800.3IT8D+IT7d=39+25=64(m)基孔制EI=0由2-4式式es=EI―Xmin=0―25=―25(m)由2-2式式ei=es―IT7d=―25――25=――50(m)由2-3式式ES=ei―Xmax=―50+89=+39(m)GB/T1800.3（1）D=40mm,Xmax=+89m,Xmin=+25m,基孔制制由2-12式ITD+ITd=Xmax―Ymax=34(m)GB/T1800.3-1998IT7D+IT6d=21+13=34(m)基轴制es=0由2-2式式ei=es―IT6d=0―13=――13(m)由2-3式式ES=Xmax＋ei=＋6－13=－7(m)由2-7式式EI=Ymax＋es=－28＋0=―28(m)（3）D=20mm,Xmax=+6m,Ymax=－28m,基轴制制由GB/T1800.3-1998孔孔的基本偏偏差数值查得：在18～24尺寸段段；N种、、≤IT8：ES=－15+Δ=－15+8=－7；Δ（IT7）=8第三章形形状状和位置精精度§3.1概述一、形状和和位置误差差的产生及及影响图样—零件理想几何体实际零件：尺寸、形状和位置偏差加工工艺系统过程干扰影响零件使使用：功能要求配合性质正确装配AAΦ三、形位公公差的特征征及形位公公差带形位公差带带：限制实际被被测要素变变动的区域域（图示法））形位公差带带特征：形状被测

结构特征方位（方向和位置）要素

功能要求大小用形位公差带的宽度或直径表示

（线性值）零件合格条条件：被测实际要要素在形位位公差带变变动的区域内形位公差：允许的变动量被测理想要素要素实际形状实际位置二、形位公差的研究对象“几何要素”§3.2形位公差的的标注方法法＊形位公差的的简化标注注(补充)：EMRLΦ5

A10.1(＋)0.1(－)0.1(

)0.1(

)○50§3.3形位公差带带一、形状公公差带和轮轮廓度公差差带形状公差—实际单一被被测要素—无基准形状公差只只有形状和和大小的要要求;而无方向和和位置的要要求★直线度公差差：用以限制给给定平面内内或空间直线的的形状误差差★平面度公差差：用以限制被被测实际平平面的形状误差差§3.2形位公差的的标注方法法—被测、基准要素§3.1概述—产生及影响响；特征；；GB/T1182－－1996★圆度公差：：用以限制回回转表面（（如：圆柱柱面、圆锥面面、球面等等）的径向向截面轮廓的的形状误差差★圆柱度公差差：用以限制被被测实际圆圆柱面的形状误差★线轮廓度公公差：用以限制平平面曲线（（或曲截面轮廓））的形状误误差★面轮廓度公公差：用以限制一一般曲面的的形状误差注：当有基准要要求时，理理论正确几几何形状的曲线或曲曲面是相对对于基准而而言二、定向公公差带定向公差：：实际关联要要素的方向向相对与基基准的理想方向向的允许变变动量★平行度公差差：用以限制被被测要素对对基准要素相平行的的误差4种情况：：面对面、面面对线、线线对线、线对面（（P42）★垂直度公差差：用以限制被被测要素对对基准要素相垂直的的误差★倾斜度公差差：用以限制被被测要素对对基准要素素有夹角（00＜＜900）的误差(线值)三、定位公公差带定位公差：：被测要素由由基准要素素和理论尺尺寸确定的理想位位置上所允允许的变动动量★位置度公差差：用以限制被被测点、线线（直线））面（平面））的实际位位置对其理理想位置的允允许变动量量★同轴度公差差：用以限制被被测要素的的轴线对基基准要素的轴轴线的同轴轴位置误差差★对称称度度公公差差：：用以以限限制制被被测测要要素素中中心心线线（（或或中心心平平面面））对对基基准准要要素素中中心心线线（或或中中心心平平面面））的的共共线线性性（（或或共共面性性））的的误误差差四、、跳跳动动公公差差带带跳动动公公差差：：是按按特特定定的的测测量量方方法法定定义义的的位位置置公差差项项目目被测测要要素素→轮廓廓要要素素基准准要要素素→轴线线★圆跳跳动动：：是指指被被测测实实际际要要素素绕绕基基准准轴轴线线作作无轴轴向向移移动动回转转一一周周时时，，由由固定定指示示表表在在给给定定方方向向上上测测得得的的最最大大与最最小小读读数数之之差差圆跳跳动动公公差差：：是指指上上述述测测量量所所允允许许的的最最大大跳动动量量★全跳跳动动公公差差：：是指指被被测测实实际际要要素素绕绕基基准准轴轴线线作作无无轴向向移移动动连连续续多多周周回回转转，，同同时时指指示示表表作作平行行或或垂垂直直于于基基准准轴轴线线的的直直线线移移动动时时，，在整整个个表表面面上上所所允允许许的的最最大大跳跳动动量量。。§3.4公公差差原原则则GB/T4249-1996———ISO8015GB/T16671-1996形形状状和和位位置置公公差差最最大大实实体体要要求求、、最小小实实体体要要求求和和可可逆逆要要求求———ISO2692:1996§3.4公公差差原原则则公差差原原则则：：处理理尺尺寸寸公公差差与与形形位位公公差差之之间间关系系的的规规定定零件的同一几何要素尺寸公差要求形位公差要求独立立原原则则相关关要要求求包容容要要求求最大大实实体体要要求求最小小实实体体要要求求零形形位位公公差差可逆逆要要求求最大大实实体体状状态态：：孔孔或或轴轴具具有有材材料料量量为为最最多多时时的的状状态态最小小实实体体状状态态：：孔孔或或轴轴具具有有材材料料量量为为最最少少时时的的状状态态一、、名名词词术术语语内接的最大理想轴Da孔的体外作用尺寸Dfedadfe外接的最小理想孔轴的体外作用尺寸dfe=da+fDfe=Da―f在结合面全长上，与外接的理想的尺寸Dfe：实际孔最大轴dfe：实际轴最小孔边界界：：为了了控控制制被被测测要要素素的的实际际尺尺寸寸和形位位误误差差的综合合结结果果而规规定定的的允许许极极限限。由设设计计给给定定的的具具有有理想想形形状状的极限限包包容容面面。实际际轴轴的的极极限限包包容容面面为为具具有有理理想想形形状状的的孔表表面面实际际孔孔的的极极限限包包容容面面为为具具有有理理想想形形状状的的轴表表面面边界界尺尺寸寸：：上述述极极限限包包容容面面的的直直径径或或距距离离最大大实实体体边边界界：：边界界尺尺寸寸为为最最大大实实体体尺尺寸寸的的边边界界最大大实实体体实实效效边边界界：：边界界尺尺寸寸为为最最大大实实体体实实效效尺尺寸寸的边边界界注：：da、Da―轴、、孔孔的的实实际际尺尺寸寸t―形位位公公差差f――形位位误误差差★实体状态★实体边界★最大实体尺寸：dM=dmaxDM=Dmin★最小实体尺寸：dL=dminDL=Dmax★最大实体实效尺寸:dMV=dM+t

DMV=DM―t★最小实体实效尺寸:dLV=dL―t

DLV=DL+t★体外作用尺寸：dfe=da

+f

Dfe=Da―f

dfe→dMVDfe→DMV(轴)（孔）§3.4二、、相相关关要要求求1.包容容要要求求适用于单一要素素，如圆柱柱表面或或两平行行表面包容要求：设计时，应用最大实体边界来控制被测要素的实际尺寸和形状误差的综合结果

目的：有配合的轴、孔不受形状误差影响，保证

配合性质不变，适用于重要（精密）配合包容要求合格条件：

●被测要素的实际轮廓不得超出最大实体边界

●被测要素的实际尺寸不得超出最小实体尺寸边界E孔和轴的的极限尺尺寸判断断原则（（泰勒原原则）：：包容要求求常用于于有比较重要要的配合要要求的场场合，若若配合的的轴、孔均采用用包容要要求，则不会因因为轴、孔的形状状误差影影响配合性质质（T尺寸∝T形状→Xmin或Ymax）dfe

≤dMda

≥dLdfe

=da

+f

≤dM=dmaxda

≥dL=

dmin对于轴的合格条件：Dfe≥DMDa

≤

DLDfe=Da―f≥DM=DminDa≤

DL=Dmax对于孔的合格条件：§3.1概述一、形状状和位置置公差的的产生及及影响二、形位位公差的的特征§3.2形位公差差的标注注方法★严格按GB/T1182规定定执行(★形位公差差带形状状)§3.3形位公差差带一、形状公差带形状公差：★直线度★平面度★圆度★圆柱度轮廓度：★线轮廓度★面轮廓度复习§3.3形位公差差带★平行度公差★垂直度公差★倾斜度公差二、定向公差带三、定位公差带★位置度公差★同轴度公差★对称度公差★圆跳动公差★全跳动公差四、跳动公差带内接的最大理想轴Da孔的体外作用尺寸Dfedadfe外接的最小理想孔轴的体外作用尺寸dfe=da+fDfe=Da―f在结合面全长上，与外接的理想的尺寸Dfe：实际孔最大轴dfe：实际轴最小孔§3.4公公差原则则二、独立立原则●零部件的的尺寸公公差与形形位公差差无关（图样上无无特殊标标注）●设计中遵遵循的基基本原则则，其使使用得最最多。（一般般用于尺尺寸精度与与形位精精度差别别大，或或定位精精度要求求高的场场合）一、名词词术语:★实体状态★实体边界★最大实体尺寸：dM=dmaxDM=Dmin★最小实体尺寸：dL=dminDL=Dmax★最大实体实效尺寸:dMV=dM+t

DMV=DM―t★最小实体实效尺寸:dLV=dL―t

DLV=DL+t★体外作用尺寸：dfe=da+f

Dfe=Da―f(轴)（孔）§3.4三、相关关要求1.包容容要求：适用于于单一要素素。设计时用用最大实实体边界来控制制被测要要素的实际尺寸寸和形状状误差的综合结果果。适用于配配合公差差较小的的重要（精密）配合合格条件件：Eda

+f

≤dmax;da≥dminDa―f≥Dmin；Da≤Dmax作用：若配合的的轴、孔孔均采用用包容要要求，则则不会因为轴轴、孔的的形状误误差影响响配合性质质（Xmin或Ymax）。合格条件件:2.最最大实体体要求：M适用于中心要素素，同时适适用于被测要素素和基准要素素。应用最最大实体体实效边边界来控控制被测测要素的的实际尺尺寸和形形位误差差的综合结果果。da+f≤dmax+t；dmax≥da≥dminDa―f≥Dmin―t；Dmin≤Da≤Dmax3.可可逆要求求：当被测中中心要素素采用最最大实体体要求，，而其形形位误差值值≤给定定形位公公差值时时，允许许在遵守守最大实体体实效边边界和零零件功能能前提下下，扩大大尺寸公差差值，即即实际尺寸寸超出最最大实体体尺寸。Rda+f≤dmax+t；dmax+(t－－f)≥≥da≥dmin轴：Da―f≥Dmin―t；Dmin－（t－f）≤Da≤Dmax孔：按最大实体要求又按可逆要求的零件合格条件：RM4.零形形位公差差：关联要素素的实际际轮廓不不得超出出最大实实体边界界Da―f≥Dmin；Da≤Dmaxda+f≤dmax；da≥dmin合格条件件:采用最大实体要求：实际尺寸偏离dMV或

DMV时，允许基准要素的浮动量为实际尺寸与dMV或

DMV之差采用包容要求：实际尺寸偏离dM或

DM时，允许基准要素的浮动量为实际尺寸与dM或

DM之差；采用独立原则：形位公差与尺寸公差无关基准要素最大实体体要求常常用于只只要求可可装配性性的零件件；当实实际被测测要素或或基准要要素偏离离最大实实体状态态时，可可利用图图样上给给定的尺尺寸公差差或形位位公差得得以补偿偿：d允许≥dM=dmax;d允许―dmax=t形―fa形D允许≤DM=Dmin;Dmin―D允许=t形―fa形当：fa形≤t形按最大实实体要求求又按可可逆要求求：MRda≤dM=dmaxdmax―daDa≥DM=Dmin

Da―Dmin当：f形允许≥t形；f形―t形=按最大实实体要求求：M作用：保证可装装配性，提高合格格率，降低工艺艺成本，提高经济济效益独立原则：主要用于尺寸精度与形位精度要求相差较大，需分别满足要求，或两者无联系，保证运动精度、密封性，未注公差等场合，包容要求：用于需要严格保证配合性质的场合。最大实体要求：用于中心要素，一般用于相配件要求为可装配性（无配合性质要求）的场合。可逆要求：与最大实体要求联合使用，扩大了被测要素实际尺寸的范围，提高了经济效益，在不影响使用性能的前提下可以选用。EMMR§3.4四、公差差原则的的选择§3.5形状和位位置精度度设计是否需要要形位公公差？；特征项目目？；公差原则则要求？？；数值？；标注？；未注公差差？—功能、经济一、形位位公差特特征项目目及基准准的选择择1.特征征项目选选择零部件的的◆几何特征征◆功能要求求◆检测的方方便性对于标准准化典型型零件：：执行标标准规定定（零件件手册））如：轴承承、齿轮轮、平键键、螺纹纹联结、、轴孔（（箱体））类等对于非典典型零件件：使用用功能→→设计精精度→测测量经验→类类比、分分析→合合理、恰恰当形位位公差特特征项目目P180F11-32.基准准的选择择（单一基准准、公共基准准、三基面基基准）基准：确定被测测要素的的方向、位置的理理想要素素。◆基准部位位的选择择①选用零件件在机器器中定位位的结合合面作为为基准部部位。如箱体的底底平面和和侧面、盘类零件件的轴线线、回转零件件的支承承轴颈颈或支承承孔等。②基准要素素应具有有足够的的大小和和刚度，以保证定定位稳定可靠。。如用两条相距较远远的轴线线组合成成公共基准准轴线比一条基基准轴线线要稳定定。③选用加工工比较精精确的表表面作为为基准部部位。④尽量采用用基准统一一原则，即设计、加工、检测、装配均为同同一基准准。以消除因因基准不不统一而而产生的的误差，，也可以简简化夹具具、量具具的设计计与制造造，测量量方便。。二、形位位公差值值的选择择（可靠、经济性）12级（（1～12级））13级（（0～12级））Xmin=Dmin－dmax螺栓：t=Xmin螺钉：t=0.5Xmin二、形位位公差值值的选择择（可靠、经济性）◆基准数量量的确定定：通常应根根据公差差项目的的定向、、定位几何功能能要求来来确定基基准的数数量。定向公差差：一个基基准；定位公差差：一个或或多个基基准如：平行行度、垂垂直度、、同轴度度，一般般只用一一个平面面或一条条轴线做做基准要要素；位位置度，，需要确确定孔系系的位置置精度，，就可能能要用到到两个或或三个基基准要素素。三、未注注形位公公差值的的规定=T直径≤由尺寸公差控制GB/T1184-1996规定：：H、K、、L等效基准：较较长者→→基准要要素；较较短者→→被测要要素=T尺寸或较大§3.6形状和位位置精度度的检测测一、形位位误差及及其评定定被测要素理想要素比较变动量形位误差：1.形状状误差及及其评定定3.定位位误差及及其评定定2.定向向误差及及其评定定最小条件最小包容区域宽度或直径min项目公差带二、形位位误差值值的评定定方法1.直线线度误差差值的评评定方法法⑴最小包包容区域域法⑵⑵两端点点连线法法最小条件件:两理想要要素包容容被测实实际要素素且其距距离为最最小2.平面面度误差差值的评评定方法法⑴最小条条件法▲三角形准准则▲交叉准则则3.圆度度误差值值的评定定方法▲直线准则：被测实际平面与二平行理想平面的接触点，投影在一个面上呈一直线。二低间一高或二高间一低⑵三点法法⑶⑶对对角线法法被测实际平面上的随机测量值进行坐标变换→转轴旋转→三点共面《互换性与技术测量基础》哈工大编作业：P693－5、、6、8、9、、10思考题：：P693－7（内—外外—内——外）平面度误误差值的的评定方方法通过仪器随机实测值最小条件法（三角形准则）确定平面度误差坐标换算+8-3-10-9+20-3+6+40+22+900+27+2+10+60例如：随机实测值符合三角形准则条件值平面旋转转坐标换换算分别以行（P）、列（Q）为转轴旋旋转原始值＋旋转量（相应的P、Q值）相对理想想平面的的坐标值值注：坐标换算算，测量值变变化，坐标值间间相对关关系不变变例如：按按最小条条件法，，确定仪仪器实测测值的平平面度误误差0P2P3P…nPQP+Q2P+Q3P+Q…nP+Q2QP+2Q2P+2Q3P+2Q…nP+2Q3QP+3Q2P+3Q3P+3Q…nP+3Q………………nQP+nQ2P+nQ3P+nQ…nP+nQ平面旋转转的坐标标换算图图表+8-3-10-9+20-3+6+40低点：0、-10、-9高点：+20构成三角形准则0=-10＋2Q-9＋2P＋Q=-10＋2QQ=＋5P=＋2坐标变换旋转量

（原始值＋旋转量)代入换算图表平面度实测值分析估计旋转;列方程求解Q、P+22+900+27+2+10+60+8+2P+2Q-3+P+2Q-10+2Q-9+2P+Q+20+P+Q-3+Q+6+2P+4+P0+8-3-10-9+20-3+6+40+8+4+10-3+2+10-10+10-9+4+5+20+2+5-3+5+6+4+4+20平面度误误差f=(＋27)－0=27μm最小条件法：三点法对角线法f=不是唯一值§3.4公差原则则1.包容容要求2.最大实实体要求求3.可逆逆要求4.零形位位公差被测要素基准要素轴、孔独立原则：：主要用于于尺寸精度度与形位精精度要求相相差较大，需分别别满足要求求，或两者者无联系，，保证运动精度度、密封性性，未注公公差等场合合，包容要求：：用用于需要严严格保证配配合性质的的场合。最大实体要要求：用于于中心要素素，一般用用于相配件件要求为可装配性性（无配合合性质要求求）场合可逆要求：：与最大实实体要求联联合使用，，扩大了被被测要素实际尺寸寸的范围，，提高了经经济效益，，在不影响使用用性能的前前提下可以以选用。EMMR复习1.形位公公差特征项项目及基准准的选择2.形位公公差值的选选择→可靠、经济性、13级（12级）3.未注形形位公差值值的规定GB/T1184-1996§3.6形状和位置置精度的检检测1.形位误差及及其评定2.形位误差值值的评定方方法直线度、平面度、圆度最小条件（最小包容区区域）最小条件:两理想要素素包容被测测实际要素素且其距离为最小§3.5形状和位置置精度设计计第四章表表面微观轮轮廓精度§4.1表面微观轮廓精度的的基本概念念§4.2表表面微微观轮廓精精度的评定定第四章表表面微微观轮廓精精度§4.1表面微观轮廓精度的的基本概念念1.表面微微观轮廓误误差的界定定<1mm=1～10mm≥10mm截面轮廓误误差放大曲线—波距（（间距）表面粗糙度形状误差11表面波纹度2.对零件件使用性能能的影响★耐磨性：↓↓表面粗糙↑↑、局部压力↑、摩擦阻力↑↑、磨损↑↑光滑表面↑、磨损↑↑（脱落微粒粒、研磨剂剂）§4.2表面微观轮廓精度的的评定一、取样长长度与评定定长度2.轮廓最最小二乘中中线l—取样长度ln—评定长度ln=(1～～5)l均匀＜5l非均匀＞5l二、基准线线1.轮廓算算术平均中中线GB/T1031-1995三、评定参参数1.幅度参参数(高度度特征参数数)（1）轮廓算术平平均偏差Ra（2）轮廓最大高高度RzGB/T3505-2000GB/T131-2006符号取消项目→Rz2.间距参数（（间距特征征参数）轮廓单元的的平均宽度度RSm∶在一个取样样长度内轮廓单元宽宽度XS的平均值Ra3.混合参参数（形状状特征参数数）轮廓支承长长度率Rmr(c)：在给定水水平位置C上轮廓的实体材材料长度Ml(c)与评定长长度的比率率Rmr(c)=Ml(c)lnMl(c)=b1+b2+…+bi+…+bn=附加参数———间距参参数、混合合参数二、评定参参数的选用用1.幅度参参数Ra:常用值（（0.025～6.3μm）轮廓仪（（0.02～8μm）Rz：双管显微镜镜(Ra＞＞6.3μm)干涉显微镜镜(Ra＜0.025μm)§4.3表表面粗糙糙度参数值值及应用一、幅度参参数值及应应用2.间距参参数RSm:常用于对涂涂漆性能，冲压时抗裂裂纹、抗振、抗腐蚀、减少流动阻阻力有要求求3.混合参参数Rmr(c)：耐磨性、接触刚度↑↑GB/T1031-1995选用原则：10条选用方法：类比法一、表面粗糙度度极限值判判断规则完工零件的的表面按检检验规范测测得轮廓参参数值后，，需与图样样上给定的的极限比较较，以判定定其是否合合格。极限限值判断规规则有两种种：①16%规则运用本规则则时，当被被检表面测测得的全部部参数值中中，超过极极限值的个个数不多于于总个数的的16%时时，该表面面是合格的的。②最大规规则运用本规则则时，被检检的整个表表面上测得得的参数值值一个也不不应超过给给定的极限限值。16%规则则是所有表表面结构要要求标注的的默认规则则。即当参参数代号后后未注写““max””字样时，，均默认为为应用16%规则(例如Ra0.8)。反之，，则应用最最大规则(例如Ramax0.8)。。§4.5表表面粗糙糙度的检验验1.双管显显微镜工作作原理图（光切法、、Rz）§4.5表表面粗糙糙度的检验验比较法：表表面粗糙度度样块光切法：双双管显微镜镜（Rz））干涉法：干干涉显微镜镜（Rz））感触法：电电动轮廓仪仪（Ra））二、表面粗糙度度仪器2.表面粗粗糙度检查查仪工作原原理图（感感触法）0.01A-BC0.0060.015C-D0.005D0.0090.009E0.012A-B0.01A-B0.010.015CCE×→A×→AE×××××→A××A●●●●●●●●●P713—10最小条件法法：直线度度=6端点连线法法：直线度度=6.3+3+2+10-1-2-3●●●●●●●●●+8+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-4P713—11最小条件法法：直线度度≈10.3端点连线法法：直线度度≈11.4第四章表表面微观轮廓精度§4.1表面微观轮廓精度的的基本概念念§4.2表表面微微观轮廓精精度的评定定取样长度与与评定长度度、基准线、评评定参数幅度参数（（高度特征征参数）：：Ra；Rz；Ry间距参数（（间距特征征参数）：：RSm混合参数（（形状特征征参数）：：Rmr(c)§4.3表表面粗粗糙度参数数值及应用用幅度参数（Ra；Rz）及应用：原则、方法间距参数RSm、混合参数Rmr(c)基本参数－附加参数－§4.3表面粗糙度度参数值的的应用选用原则：：10条；；选用方法法：类比、、查表§4.4